计算机联锁仿真系统研究

李雅美

摘要：在介绍计算机联锁系统结构的基础上，对计算机联锁仿真系统监控机、联锁机和模拟机的实现进行详细的设计。

关键词：计算机联锁；仿真；软件

铁路车站计算机联锁系统是在继电联锁系统基础上的巨大飞跃。随着铁路技术和科学技术的进步，计算机联锁系统在技术、功能、结构、操作各方面都在不断改进和完善，集计算机控制技术、通信技术、自动监测技术、电子电力开关技术于一体，完成软硬件技术的统一，实现了信息化、智能化。

1、计算机联锁系统

计算机联锁系统结构如图1所示，该系统由人机会话层、联锁层、监控层和室外设备层组成，本设计中分别由监控机、联锁机、模拟机（模拟实现监控层和室外设备层）实现。

监控机发送操作控制命令给联锁机，并接收来自联锁机的命令执行结果及站场中各信号设备的状态表示信息，将其显示到屏幕上，并对故障信息进行报警提示。联锁机负责接收监控机的操作控制命令，根据来自模拟机的现场设备实时状态进行联锁逻辑运算，并将运算的结果发送到监控机和模拟机。模拟机接收来自联锁机的控制命令，改变信号设备状态，实时显示现场设备状态，并且模拟现场信号设备的故障状态及列车运行。

2 仿真系统

仿真系统的运行流程为：监控机将操作命令发给联锁机，联锁机经过联锁运算后将设备操作命令给模拟机，模拟机将设备按操作命令进行操作，并将现场信息返给联锁机，联锁机将现场信息及进路状态传给监控机，监控机将现场信息实时显示。系统分监控机、联锁机、模拟机三个部分来实现。

2.1 监控机的实现

人机对话层的任务是接收操作输入信息，对输入按钮操作信息进行合法性判断，将操作人员的错误操作屏蔽掉，并将形成的操作命令按协议发送给联锁机。另外接收联锁机的命令执行结果及信号设备状态信息，并将它们实时显示在屏幕上。根据这些功能将监控机软件进行模块划分，分为操作命令处理模块、界面信息显示模块、通信模块、通信状态检查模块，如图2所示。

（1）操作命令处理模块

对按钮操作命令进行合法性判断，若此命令合法则将此发送到联锁机，每一个按钮的信息包括按钮号、按钮性质、按钮状态。

（2）界面信息显示模块

作为人机交互界面，操作员可以在此通过鼠标操作进行命令的下发，并且通过通信模块定时刷新现场信息，若现场设备有故障则报警。

（3）通信模块

通信采用TCP/IP协议和C/S模式，使用Socket来实现。监控机作为服务器端，在开机启动时就开始对联锁机（客户端）进行监听，详细实现在后续的接口设计部分会详细讲解。

（4）通信状态检查模块

检查和联锁机的通信状态，因为联锁机是定时发送状态信息的，可以作为心

跳信息，监控机只需检查是否定时收到信息，若在一定的时间内收不到信息，则认为通信中断，给出提示信息。

2.2 联锁机的实现

联锁机包括联锁数据和联锁程序两大部分。联锁数据是按一定的结构将站场信息组织起来，联锁处理程序将数据进行运算，最终输出结果。

联锁机作为系统的核心，对一条从监控机接收的操作命令的处理流程如下：首先对操作命令进行判断，根据不同的命令进入不同的模块进行处理。道岔单独操作命令包括单独操纵道定/反位、单锁/解、单封/解；区段的事故解锁应用的情况是当区段发生故障而使得道岔不能解锁；全咽喉的锁闭是当需要办理引导总锁闭首先要对全咽喉的道岔进行无条件锁闭，之后又无条件解锁；若为进路操作命令则需要进一步的判断。取消进路，在接近区段无车时可以直接解锁；人工解锁，接近区段有车需延时解锁；重复开放信号，在检查联锁条件满足的条件下可以开放信号；引导接车，检查引导条件满足后开放信号；若为进路选排命令则进行进路搜索形成进路表，并将进程标识置为选排，之后根据进程标识进行进路处理，在选排一致性检查和信号开放结束之后将道岔操纵命令和信号开放命令下发给模拟机。

联锁机是整个仿真系统的核心，而进路处理是联锁机设计的核心，进路处理部分的合理性，可靠性及安全性，直接影响到整个系统的可靠运行。

2.3 模拟机的实现

模拟机的任务是根据联锁机下发的道岔、信号机显示控制命令，将道岔操纵到相应的位置，让信号机按要求显示；将现场设备状态信息发给联锁；模拟设备的故障状态以及列车运行。根据这些功能将模拟机软件进行模块划分，分为模拟设备故障及列车运行模块、界面信息显示模块、通信模块、通信状态检查，如图3所示。

（1）模拟设备故障及列车运行模块

设备故障状态有：

道岔：挤岔、失表示。

信号机：红灯灯丝断丝、双显示时二灯丝断丝、允许信号不显示。

区段：轨道电路停电。

道岔和信号机单击右键就会列出所有故障状态，直接选择即可。轨道区段故障直接双击，就认为是轨道电路停电或占用。模拟列车运行时双击该区段就认为是占用，再次双击就认为出清，只需按进路轨道区段顺序占用出清即可。

（2）界面信息显示模块

和监控机界面不同的是，没有功能按钮以及报警提示信息，但操作员可以在此通过鼠标操作进行设备故障及列车运行模拟，并且根据联锁机发送的设备控制命令刷新现场信息。

（3）通信模块

和监控机相同。

（4）通信状态检查模块

通信状态检查原理和监控机相同，不过通信状态由联锁机来检查，由于联锁机和模拟机之间为互斥链路，联锁机定时发的备控制命令，同时也会定时收到现场设备信息，当在一定时间内收不到是认为通信故障，并且将此信息发给监控机，监控机给出报警提示信息。

3、结论

本文完成了对计算机联锁仿真系统的整体设计，实现了所要求的功能。监控机实现人机操作，站场及进路状态实时显示，报警指示功能；联锁机实现对监控下发的操作命令进行实时的联锁运算；模拟机模拟现场状态，对现场设备进行操作，并模拟列车运行及设备的故障状态；通信模块传输系统内部的交互信息，并达到系统通信周期的要求。

参考文献：

[1]赵志熙.计算机联锁系统技术.北京：中国铁道出版社，2008.

[2]何文卿.6502电气集中电路.北京：中国铁道出版社，2007.

[3]计算机联锁技术条件，TB/T3027-2002.

[4]呂永昌，林瑜筠.计算机联锁.北京：中国铁道出版社，2007.